（昆明市水利水电勘测设计研究院，云南 昆明 650000）

摘 要：筇川水库导流输水隧洞边坡由进口、竖井、出口边坡组成，根据不同部位边坡开挖深度、地质条件不同，采用的边坡分析方法及处理措施也不同，从而保证了工程的安全性与经济性。

1引言

工程边坡分为土质边坡、岩质边坡及岩土混合边坡；岩质边坡又根据结构的不同分为近水平层装边坡、顺倾层状边坡、反倾层状边坡、块状岩体边坡、碎裂状岩体边坡、散体状边坡。

不同坡体结构的岩土形成的边坡其稳定性及边坡的破坏形式是不同的。岩质边坡的破坏形式分为滑移型和崩塌型。由于边坡破坏形式及机理的不同，分析边坡稳定的方法也是不同的。

2边坡稳定分析方法2.1土质边坡

边坡稳定分析方法主要有极限平衡法、滑移线场法、极限分析法。其中极限平衡法是当前国内外应用最广的边坡稳定分析法。

极限平衡法是在已知滑移面的上对边坡进行静力平衡计算。对于均质土体可以通过经验或者优化的方法获得滑移面，因而十分适用于土质边坡。当滑移面为一圆弧、对数螺线、折线或任意曲线时，通常要采用条分法求解，此时坡体为一静不定问题，通过对某些未知量作假定，使方程式的数目与未知数数目相等从而使问题成为静定。条分法通常假定条间力的方向，由于假定不同而形成各种方法，如常用的瑞典法、简化毕肖普法、不平衡推力法等。

2.2岩质边坡2.2.1岩质边坡的失稳模式

在分析岩质边坡稳定性时，应先初步判定边坡可能的失稳模式。岩质边坡的失稳模式主要有：平面滑动、弧形滑动、楔体滑动、倾倒破坏。

（1）平面滑动

岩体中存在的结构面，尤其是沉积岩、变质岩中的层面，通常是构成滑动的薄弱环节。沿层面发生的平面滑动是常见的一种在岩质边坡中发生的破坏形式。

（2）弧形滑动

在碎裂和散体结构中的岩体中发生的滑坡通常与土质边坡的滑坡；类似，基本呈圆弧形。

（3）楔体滑动

形成楔体至少应有两个结构面，也可能由多个结构面组成。楔体破坏在岩质边坡的失稳模式中占有重要位置。

（4）当岩体中存在一组倒倾的陡倾角结构面，其走向与边坡的走向近乎一致时，由这组结构面切割形成的岩柱有可能发生弯曲，整个边坡出现倾倒破坏。

2.2.2赤平投影法初步判断失稳模式

边坡发生的多种破坏形式是由岩体中结构面的产状控制的，岩体中通常存在三、四组结构面，再加上规模较大的断层，这些结构面的组合有的可能构成不稳定块体下滑，有的不可能形成不稳定的岩体。赤平投影法师一种有效的岩体稳定判断方法。

赤平投影法具体步骤为：按坡面的倾向和倾角绘出边坡面大圆。按岩体结构面的摩擦角绘出摩擦圆。将开挖面在各个方向视倾角赤平投影点相连成一条曲线，该曲线和摩擦圆组成的区域为滑动区域。倾倒区范围在开挖面相反方向的±20°区域内，倾角为70°～90°之间。绘出结构面及其交线的极点。若结构面极点或两组结构面交线极点落入滑动区或倾倒区，则认为边坡可能滑动或倾倒。

2.2.3岩质边坡稳定分析

岩质边坡稳定分析需根据岩层产状，结构面的走向、倾角，岩石的风化程度决定。对于呈碎裂结构、散体结构的岩质边坡宜采用简化毕肖普法计算，对于呈块体结构和层状结构的岩质边坡宜采用sarma法计算，对由两组及其以上节理、裂隙等结构面切割形成楔体滑动的边坡宜采用楔体法进行抗滑稳定计算，对于可能发生倾倒破坏的结构面宜采用Goodman-Bray法进行稳定计算。

3工程概况

峨山县城位于玉溪市红塔区西南30km,筇川水库隶属于该县的甸中镇，甸中镇距峨山县58km。拟建筇川水库位于甸中镇下营村委会筇川村东北方向0.8km处，坝址地理位置东经102°14＇51＂,北纬24°24＇06＂，水库坝址距甸中镇政府约2km。输水隧洞布设于坝轴线上游约450m库盆右岸，轴线方向336.17°→313.34°→336.17°，全长约554.47m。

4导流输水隧洞进口、竖井、出口地形地质条件

（1）隧洞进口地质条件

地形坡度15～25°，地表分布第四系残坡积粉质粘土、含角砾粉质粘土，厚度为1～2m；下伏侏罗系中统张河组泥岩，岩体强风化，岩体节理、裂隙发育，具碎裂、薄层状结构，岩层产状350°∠15°，但倾角较缓，总体稳定性较好。第四系残坡积层总体承载力低，变形量大，抗滑稳定性差；而强风化泥岩强度较高，承载力较高，变形量较小，抗滑稳定性较好。

（2）竖井边坡地质条件

竖井处边坡地层为侏罗系中统张河组强风化泥岩夹泥质粉砂岩薄层，节理、裂隙发育，岩石破碎，为碎裂、薄层状结构，岩层产状350°∠15°。

（3）隧洞出口地质条件

隧洞出口边坡为围岩为侏罗系中统张河组强风化泥岩，节理、裂隙发育。边坡开挖高度约22.68m，岩层产状350°∠15°，由于岩层倾向与坡向近相同或小角度斜交，为缓倾顺向坡，且发育①产状239°∠79°与②产状142°∠84°两组裂隙面，对边坡稳定较不利。

5边坡稳定分析5.1分析方法的选取

根据隧洞进、出口及竖井的地质条件，隧洞进口及竖井处边坡为Ⅴ类围岩，节理裂隙发育，为破碎薄层状结构，故采用简化毕肖普法计算。隧洞出口岩体相对完整且有两组结构面，故先用赤平极投影法初步判定边坡的稳定性，再用楔体法分析边坡稳定。边坡稳定分析指标均采用有效应力指标，参数如表5-1所示：

边坡岩层物理力学指标 表5-1

5.2进口及竖井定分析

采用理正边坡稳定模块进行计算，计算方法为简化毕肖普法。计算结果如表5-2所示：

隧洞进口、竖井边坡稳定分析结果  表5-2

5.3隧洞出口边坡稳定分析5.3.1隧洞出口边坡稳定初步判别

按2.22所述方法，根据该部位岩层及结构面情况绘出赤平投影分析图,结构面统计表及赤平投影图如表5-3、图5-1所示：

结构面统计 表5-3                      赤平投影图 图5-1

由赤平投影图可知，2号结构面可能发生倾倒破坏，其他结构面以及两组结构面的交线不在可能发生破坏的区域内。

5.3.2隧洞出口边坡稳定计算

根据5.2.2的初步分析可知，2号结构面可能发生倾倒破坏。计算方法采用Goodman-Bray法，计算软件采用边坡稳定分析程序emu进行计算。节理联通率k=0.7，抗拉强度σt=0.9MPa。经计算边坡倾倒破坏稳定安全系数为Fs=2.33。

6结语

由于边坡工程的复杂性，不同的坡高、坡度，不同的地质条件或相同地质条件边坡坡面走向的不同都很会影响到边坡的稳定性，在做分析时，应首先研究边坡发生破坏的机理，确定边坡的破坏形式，最后才能准确的分析出边坡的稳定性。筇川水库导流输水隧洞正是通过对边坡破坏机理的系统性分析，最终分析得出了正确的，使工程能够安全稳定的运行。